Последние достижения и применение протокола согласования Блокчейн
Блокчейн технология, как децентрализованная распределенная бухгалтерская технология, обеспечивает целостность и согласованность данных через механизм согласования. Механизм согласования является ядром блокчейн-системы, его производительность непосредственно влияет на масштабируемость и безопасность блокчейна. Асинхронный византийский отказоустойчивый (BFT) механизм согласования имеет уникальные преимущества в борьбе с сетевыми задержками и частичными сбоями узлов, поэтому стал предметом активных исследований.
Данный отчет рассматривает текущее состояние развития протоколов согласования Блокчейн, с акцентом на последние достижения протокола асинхронного византийского устойчивого состояния машины (BFT SMR). В настоящее время самым быстрым асинхронным протоколом является 2-chain VABA, однако из-за наличия уязвимостей его ожидаемая задержка в 9.5δ не была достигнута. Поэтому sMVBA стал самым быстрым асинхронным протоколом MVBA, с ожидаемой задержкой в 10δ. В отчете также представлены две новые конструкции протоколов, а именно 2PAC (асинхронное согласование в 2 этапа) и сверхбыстрая конвейерная блокировка, демонстрируя значительные улучшения в пропускной способности и задержке.
Модель и Определение
В асинхронной модели BFT система состоит из n = 3f + 1 процессов, где f процессов могут быть злонамеренно повреждены противником. Эти процессы общаются друг с другом через асинхронные каналы, задержка передачи сообщений контролируется противником. Каждый процесс имеет пару открытых и закрытых ключей для подписи и проверки, что обеспечивает подлинность и целостность сообщений.
Блокчейн Соглашение
Протокол согласия Блокчейна предназначен для того, чтобы все честные узлы достигали согласия относительно состояния Блокчейна. Конкретно, каждый узел постоянно получает новые транзакции и упаковывает их в Блоки, обеспечивая с помощью протокола согласия, что эти Блоки достигают согласия на всех честных узлах. Протокол согласия Блокчейна должен удовлетворять следующим основным требованиям:
Активность (Liveness): в бесконечном исполнении существует бесконечно длинная определенная Блокчейн.
Согласованность (Consistency): если существуют две определённые Блокчейн, то одна из них должна быть префиксом другой.
P-качество (P-Quality): в уже установленном Блокчейн, доля транзакций, введенных честными узлами, составляет не менее p.
Текущие вызовы асинхронного соглашения
Текущий самый быстрый асинхронный протокол соглашения — это 2-chain VABA, его ожидаемая задержка составляет 9,5δ. Тем не менее, мы обнаружили, что у этого протокола есть множество способов атаки, которые подрывают его согласованность и активность. Например, атаки, вызванные отсутствием проверки аутентификации, атаки, использующие стратегии повышения для блокирования активности, а также атаки на согласованность, вызванные ослаблением определения аутентификации лидера. Несмотря на то, что 2-chain VABA ввел некоторые новые механизмы, такие как параллельная работа нескольких экземпляров, тем не менее, эти проблемы не были полностью решены.
Новый протокол проектирования: 2PAC (Двухэтапное асинхронное соглашение)
На основе анализа существующих протоколов мы предложили протокол 2PAC. Этот протокол значительно повышает производительность за счет упрощения и оптимизации процесса соглашения. В частности, он включает два варианта:
2PAКаlean:
Реализовано +90% пропускной способности и ожидаемая задержка 9,5δ, сложность сообщений составляет O(n²).
Повышена эффективность протокола за счет устранения ненужных взаимодействий и вычислительных затрат.
2PACBIG:
Это самый быстрый протокол согласования блокчейна с текущей сложностью сообщений O(n³).
Безотказное время выполнения одиночного MVBA составляет 4δ, что значительно снижает задержку.
Супербыстрая конвейерная Блок
Мы предложили новый дизайн конвейерных блоков, который значительно снижает задержку конвейерных блоков. Внедряя механизм быстрого маршрута, время принятия решений для конвейерных блоков оказывается даже меньше, чем для неконвейерных блоков, при использовании справедливого планировщика. Этот механизм гарантирует задержку быстрого маршрута во всех исполнениях и не зависит от поведения сбойных процессов.
Результаты количественного анализа
С помощью теоретического анализа и практических испытаний, ожидаемая задержка 2PAClean в худшем случае составляет 9.5δ, а в хорошем случае (без сбоев и полусправедливом планировщике) — 6δ. В сравнении, ожидаемая задержка sMVBA составляет 10δ, а в хорошем случае — 6δ. Таким образом, 2PAClean уменьшает задержку в худшем случае на 0.5δ, сохраняя такую же задержку в хорошем случае. Кроме того, пропускная способность 2PAClean по сравнению с цепочечной sMVBA увеличилась на 80% до 100%, что в основном связано с тем, что в новом дизайне были устранены ненужные потери блоков и вычислительные накладные расходы.
2PACBIG как протокол с сложностью сообщения O(n³), его время выполнения MVBA за один раз составляет 4δ, что быстрее, чем у всех существующих протоколов. Кроме того, сверхбыстрая конвейерная структура блоков позволяет s2PAClean и s2PACBIG достичь времени принятия решений о конвейерных блоках в 4δ и 3δ соответственно, что дополнительно повышает производительность протокола.
Оценка
Для проверки производительности нового Протокола мы провели широкую вычислительную оценку. Результаты показали, что 2PAClean и 2PACBIG демонстрируют отличные результаты в различных сетевых условиях, особенно в средах с высокой задержкой и высокой частотой сбоев. В частности, 2PAClean достиг хорошего баланса между задержкой передачи сообщений и вычислительной сложностью, в то время как 2PACBIG обеспечил более низкую задержку за счет параллелизации и оптимизации процесса голосования.
С развитием технологий Блокчейн, асинхронный BFT Соглашение будет играть все более важную роль в обеспечении безопасности и повышении производительности. Дизайн 2PAC и сверхбыстрой конвейерной Блоков демонстрирует направление развития будущих Протокол Блокчейн, а именно, упрощая структуру Протокол и оптимизируя процесс Соглашение, достигая более высокой пропускной способности и более низкой задержки.
Будущие направления исследований
Будущие исследования могут дополнительно исследовать следующие направления:
Оптимизация протокола: дальнейшее упрощение и оптимизация структуры протокола, сокращение ненужной передачи сообщений и вычислительных затрат.
Анализ безопасности: углубленный анализ безопасности нового протокола в различных сценариях атак, чтобы гарантировать его надежность в реальном использовании.
Практическое применение: применение нового протокола в реальных системах Блокчейн, проверка его производительности в реальной сетевой среде.
Данный отчет подробно анализирует текущие достоинства и недостатки асинхронного Блокчейн соглашения Протокола и предлагает два новых проектирования Протокола: 2PAC и сверхбыстрая конвейерная Блок. Новые проектирования демонстрируют значительные преимущества в повышении пропускной способности и снижении задержек, предоставляя важную справку для будущего развития Блокчейн технологий. Эти новые Протоколы не только теоретически доказали свое превосходство, но и продемонстрировали выдающиеся характеристики в ходе практических испытаний, предоставляя новые идеи для достижения эффективного и безопасного Блокчейн соглашения Протокола.
Путем постоянных исследований и оптимизации, у нас есть основания полагать, что Блокчейн-технология сыграет более важную роль в будущем цифровой экономики, а новое поколение Соглашений Протоколов обеспечит прочную основу для развития этой технологии.
Посмотреть Оригинал
На этой странице может содержаться сторонний контент, который предоставляется исключительно в информационных целях (не в качестве заявлений/гарантий) и не должен рассматриваться как поддержка взглядов компании Gate или как финансовый или профессиональный совет. Подробности смотрите в разделе «Отказ от ответственности» .
14 Лайков
Награда
14
7
Поделиться
комментарий
0/400
LiquidationWatcher
· 07-31 15:22
Эх, скорость соглашения является ключевым моментом
Посмотреть ОригиналОтветить0
ETHReserveBank
· 07-30 00:25
Соглашение я понимаю, нужно ускоряться!
Посмотреть ОригиналОтветить0
AirdropHunter007
· 07-28 20:49
Соглашение решило, работали.
Посмотреть ОригиналОтветить0
GateUser-1a2ed0b9
· 07-28 20:39
Соглашение Протокол также может быть таким сильным?
Посмотреть ОригиналОтветить0
CryptoAdventurer
· 07-28 20:37
Просто закручивайте, и всё. Чем больше закручиваете, тем дешевле.
2PAC Протокол: реализация более быстрого и эффективного асинхронного Блокчейн Соглашения
Последние достижения и применение протокола согласования Блокчейн
Блокчейн технология, как децентрализованная распределенная бухгалтерская технология, обеспечивает целостность и согласованность данных через механизм согласования. Механизм согласования является ядром блокчейн-системы, его производительность непосредственно влияет на масштабируемость и безопасность блокчейна. Асинхронный византийский отказоустойчивый (BFT) механизм согласования имеет уникальные преимущества в борьбе с сетевыми задержками и частичными сбоями узлов, поэтому стал предметом активных исследований.
Данный отчет рассматривает текущее состояние развития протоколов согласования Блокчейн, с акцентом на последние достижения протокола асинхронного византийского устойчивого состояния машины (BFT SMR). В настоящее время самым быстрым асинхронным протоколом является 2-chain VABA, однако из-за наличия уязвимостей его ожидаемая задержка в 9.5δ не была достигнута. Поэтому sMVBA стал самым быстрым асинхронным протоколом MVBA, с ожидаемой задержкой в 10δ. В отчете также представлены две новые конструкции протоколов, а именно 2PAC (асинхронное согласование в 2 этапа) и сверхбыстрая конвейерная блокировка, демонстрируя значительные улучшения в пропускной способности и задержке.
Модель и Определение
В асинхронной модели BFT система состоит из n = 3f + 1 процессов, где f процессов могут быть злонамеренно повреждены противником. Эти процессы общаются друг с другом через асинхронные каналы, задержка передачи сообщений контролируется противником. Каждый процесс имеет пару открытых и закрытых ключей для подписи и проверки, что обеспечивает подлинность и целостность сообщений.
Блокчейн Соглашение
Протокол согласия Блокчейна предназначен для того, чтобы все честные узлы достигали согласия относительно состояния Блокчейна. Конкретно, каждый узел постоянно получает новые транзакции и упаковывает их в Блоки, обеспечивая с помощью протокола согласия, что эти Блоки достигают согласия на всех честных узлах. Протокол согласия Блокчейна должен удовлетворять следующим основным требованиям:
Текущие вызовы асинхронного соглашения
Текущий самый быстрый асинхронный протокол соглашения — это 2-chain VABA, его ожидаемая задержка составляет 9,5δ. Тем не менее, мы обнаружили, что у этого протокола есть множество способов атаки, которые подрывают его согласованность и активность. Например, атаки, вызванные отсутствием проверки аутентификации, атаки, использующие стратегии повышения для блокирования активности, а также атаки на согласованность, вызванные ослаблением определения аутентификации лидера. Несмотря на то, что 2-chain VABA ввел некоторые новые механизмы, такие как параллельная работа нескольких экземпляров, тем не менее, эти проблемы не были полностью решены.
Новый протокол проектирования: 2PAC (Двухэтапное асинхронное соглашение)
На основе анализа существующих протоколов мы предложили протокол 2PAC. Этот протокол значительно повышает производительность за счет упрощения и оптимизации процесса соглашения. В частности, он включает два варианта:
2PAКаlean:
2PACBIG:
Супербыстрая конвейерная Блок
Мы предложили новый дизайн конвейерных блоков, который значительно снижает задержку конвейерных блоков. Внедряя механизм быстрого маршрута, время принятия решений для конвейерных блоков оказывается даже меньше, чем для неконвейерных блоков, при использовании справедливого планировщика. Этот механизм гарантирует задержку быстрого маршрута во всех исполнениях и не зависит от поведения сбойных процессов.
Результаты количественного анализа
С помощью теоретического анализа и практических испытаний, ожидаемая задержка 2PAClean в худшем случае составляет 9.5δ, а в хорошем случае (без сбоев и полусправедливом планировщике) — 6δ. В сравнении, ожидаемая задержка sMVBA составляет 10δ, а в хорошем случае — 6δ. Таким образом, 2PAClean уменьшает задержку в худшем случае на 0.5δ, сохраняя такую же задержку в хорошем случае. Кроме того, пропускная способность 2PAClean по сравнению с цепочечной sMVBA увеличилась на 80% до 100%, что в основном связано с тем, что в новом дизайне были устранены ненужные потери блоков и вычислительные накладные расходы.
2PACBIG как протокол с сложностью сообщения O(n³), его время выполнения MVBA за один раз составляет 4δ, что быстрее, чем у всех существующих протоколов. Кроме того, сверхбыстрая конвейерная структура блоков позволяет s2PAClean и s2PACBIG достичь времени принятия решений о конвейерных блоках в 4δ и 3δ соответственно, что дополнительно повышает производительность протокола.
Оценка
Для проверки производительности нового Протокола мы провели широкую вычислительную оценку. Результаты показали, что 2PAClean и 2PACBIG демонстрируют отличные результаты в различных сетевых условиях, особенно в средах с высокой задержкой и высокой частотой сбоев. В частности, 2PAClean достиг хорошего баланса между задержкой передачи сообщений и вычислительной сложностью, в то время как 2PACBIG обеспечил более низкую задержку за счет параллелизации и оптимизации процесса голосования.
С развитием технологий Блокчейн, асинхронный BFT Соглашение будет играть все более важную роль в обеспечении безопасности и повышении производительности. Дизайн 2PAC и сверхбыстрой конвейерной Блоков демонстрирует направление развития будущих Протокол Блокчейн, а именно, упрощая структуру Протокол и оптимизируя процесс Соглашение, достигая более высокой пропускной способности и более низкой задержки.
Будущие направления исследований
Будущие исследования могут дополнительно исследовать следующие направления:
Оптимизация протокола: дальнейшее упрощение и оптимизация структуры протокола, сокращение ненужной передачи сообщений и вычислительных затрат.
Анализ безопасности: углубленный анализ безопасности нового протокола в различных сценариях атак, чтобы гарантировать его надежность в реальном использовании.
Практическое применение: применение нового протокола в реальных системах Блокчейн, проверка его производительности в реальной сетевой среде.
Данный отчет подробно анализирует текущие достоинства и недостатки асинхронного Блокчейн соглашения Протокола и предлагает два новых проектирования Протокола: 2PAC и сверхбыстрая конвейерная Блок. Новые проектирования демонстрируют значительные преимущества в повышении пропускной способности и снижении задержек, предоставляя важную справку для будущего развития Блокчейн технологий. Эти новые Протоколы не только теоретически доказали свое превосходство, но и продемонстрировали выдающиеся характеристики в ходе практических испытаний, предоставляя новые идеи для достижения эффективного и безопасного Блокчейн соглашения Протокола.
Путем постоянных исследований и оптимизации, у нас есть основания полагать, что Блокчейн-технология сыграет более важную роль в будущем цифровой экономики, а новое поколение Соглашений Протоколов обеспечит прочную основу для развития этой технологии.